Γενετικές και περιβαλλοντικές αλληλεπιδράσεις στα νοσήματα του πνεύμονα

Ειδικά Άρθρα για το Άσθμα Γενετικές και περιβαλλοντικές αλληλεπιδράσεις στα νοσήματα του πνεύμονα Πέτρος Μπακάκος, Απόστολος Τραυλός, Νίκος Κουφός Α Πνευμονολογική Κλινική Ιατρικής Σχολής Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, ΠΓΝΝΘΑ«Η ΣΩΤΗΡΙΑ» Λέξεις- Κλειδιά: - γονότυπος - φαινότυπος - περιβάλλον - νοσήματα αναπνευστικού Αλληλογραφία: Πέτρος Μπακάκος Επίκουρος Καθηγητής Πνευμονολογίας Α Πνευμονολογική Κλινική Ιατρικής Σχολής Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, ΠΓΝΝΘΑ «Η Σωτηρία» Κόνωνος 11, 116 34 Αθήνα e-mail: petros44@hotmail.com Ο γονότυπος είναι η ειδική σύνθεση των γόνων ενός ατόμου που επηρεάζει το φαινότυπο. Σε αντίθεση με το γονότυπο που απλά κληρονομείται, ο φαινότυπος επηρεάζεται από επιγενετικά φαινόμενα, περιβαλλοντικούς και άλλους εξωτερικούς παράγοντες. Στην Πνευμονολογία υπάρχουν νοσήματα που προκαλούνται από την μεταβολή ενός μόνο γονιδίου, όπως η κυστική ίνωση και η ανεπάρκεια της α1-αντιθρυψίνης. Ωστόσο, στα περισσότερα νοσήματα δεν είναι προφανής μια τέτοια ξεκάθαρη σχέση μεταξύ ενός γονιδίου με τη νόσο οπότε άλλοι παράγοντες όπως η γεωγραφική ή οικογενής κατανομή υποδεικνύουν την ύπαρξη ενός γενετικού υποστρώματος για τη νόσο. Υπάρχουν πολλές ενδείξεις ότι ακόμη και γενετικά κατά βάση νοσήματα επηρεάζονται από το περιβάλλον όπως και ότι περιβαλλοντικά κατά βάση νοσήματα τροποποιούνται από γενετικούς παράγοντες σε ατομικό επίπεδο. Επομένως, οι γενετικές παράμετροι θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη σε όλους τους τομείς της Πνευμονολογίας. Η γνώση του γονότυπου που προκαλεί ένα συγκεκριμένο φαινότυπο μπορεί να αποδειχθεί ένα χρήσιμο εργαλείο για την πρόγνωση ή τη θεραπεία και μπορεί να ευοδώσει την ανάπτυξη εξατομικευμένων ειδικών γονοτυπο-φαινοτυπικών θεραπειών. Ο αυξανόμενος επιπολασμός του βρογχικού άσθματος και άλλων χρόνιων πνευμονοπαθειών αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα δημόσιας υγείας. Αν και το κάπνισμα είναι ο κυριότερος παράγοντας κινδύνου για τη χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ), εντούτοις μόλις το 15-20% των καπνιστών αναπτύσσουν τη νόσο και αυτό υποδεικνύει ότι η γενετική προδιάθεση μπορεί να παίζει ρόλο στη διαμόρφωση του κινδύνου για τη νόσο 1. Το άσθμα επίσης ενδέχεται να προκύπτει από τις επιδράσεις περιβαλλοντικών παραγόντων σε άτομα με γενετική προδιάθεση 2. Είναι ξεκάθαρο ότι η παθογένεια αυτών των περίπλοκων νοσημάτων περιλαμβάνει αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων ή μεταξύ γονιδίων και περιβάλλοντος. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις δεν είναι πλήρως κατανοητές και αποτελούν μια πρόκληση για μελλοντική έρευνα. Η εφαρμογή των γενετικών μελετών συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (genome wide association studies-gwas) έχει οδηγήσει στην αναγνώριση αυξημένου αριθμού προτεινόμενων υποψήφιων γονιδίων για χρόνια νοσήματα του αναπνευστικού. Ωστόσο, οι περισσότερες μελέτες δε δίνουν πληροφορίες σχετικά με τους μηχανισμούς με τους οποίους οι γενετικοί πολυμορφισμοί θα μπορούσαν να επηρεάσουν την προδιάθεση ενός ατόμου σε πνευμονικό νόσημα. Προ-

ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 59 σεκτική ανάλυση των κλινικών και παθολογοανατομικών φαινοτύπων είναι απαραίτητη για να αξιολογηθεί σωστά η παρατηρούμενη συσχέτιση. Δυο ευρείες στρατηγικές έρευνας έχουν χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση γονιδίων που καθορίζουν προδιάθεση. Η πρώτη είναι «γονιδιακός έλεγχος ή κλωνοποίηση γενετικών τόπων» που επιχειρεί να συσχετίσει έκφραση γονιδίων ή δεικτών με φαινότυπους σε ξεχωριστούς πληθυσμούς. Αυτή η προσέγγιση έχει σχεδιαστεί για την αναγνώριση πολυμορφικών γονιδίων μεταξύ δύο στελεχών ποντικού και μπορεί να εξηγήσει το διαφορετικό υπό μελέτη φαινότυπο. Η δεύτερη στρατηγική είναι η «προσέγγιση υποψήφιων γονιδίων» στην οποία συγκεκριμένα γονίδια επιλέγονται εκ των προτέρων ως πιθανά για τον καθορισμό του υπό μελέτη φαινότυπου. Ακολούθως, καθορίζεται η συσχέτιση ανάμεσα στο φαινότυπο και σε δείκτες που γειτνιάζουν με τα υποψήφια γονίδια ή και σε αυτά καθεαυτά τα υποψήφια γονίδια. Παραταύτα, χωρίς τη σάρωση του γονιδιώματος, υπάρχει η πιθανότητα η στρατηγική αυτή να αποκλείσει άλλες σημαντικές περιοχές γονιδιώματος όπως και αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων. Τέτοιες στρατηγικές έχουν χρησιμοποιηθεί για να αναγνωριστούν γονίδια και γενετικοί μηχανισμοί σε νοσήματα όπως η χορεία Huntingtons, η μυική δυστροφία Duchenne, ο ινσουλινοεξαρτώμενος σακχαρώδης διαβήτης, η νόσος Alzheimer, η χρόνια κοκκιωματώδης νόσος και άλλα 3-7. Το γεγονός ότι υπάρχει συσχέτιση ομόλογων περιοχών γονιδιώματος στον άνθρωπο και τον ποντικό ενισχύει τις γενετικές μελέτες σε ποντίκια, αφού η αναγνώριση της περιοχής εντόπισης ενός υποψήφιου γονιδίου στο ποντίκι παρέχει τη βάση για τη δυνητική εντόπιση του ομόλογου γονιδίου στον άνθρωπο 8,9. Η γενετική επιδημιολογία έχει προοδεύσει από την απλή αναγνώριση υποψήφιων γονιδίων σε χαρτογράφηση περιοχών του γενετικού υλικού και σε ανάλυση ολόκληρου του γονιδιώματος 1. Παρόλα αυτά, πολλά από τα αρχικά ευρήματα τέτοιων μελετών δεν έχουν επιβεβαιωθεί σε μεταγενέστερες μελέτες και αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι οι αλληλεπιδράσεις γονιδίων-περιβάλλοντος ποικίλουν μεταξύ διαφορετικών εθνικοτήτων 10. Η αναπαραγωγή ωστόσο θετικών ευρημάτων αποτελεί αναμφισβήτητα ένα σημαντικό ζήτημα σε γενετικές μελέτες. Επιπρόσθετα, επιγενετικές μεταβολές μπορεί να ασκούν προφανείς επιδράσεις στην ευπάθεια για νόσο, περιπλέκοντας ακόμη περισσότερο την κατάσταση 11. Οι επιγενετικές αλλαγές αναφέρονται στις διεργασίες που μεταβάλλουν τη δραστηριότητα των γονιδίων χωρίς να αλλάζει η αλληλουχία του DNA 12. Με άλλα λόγια, μελετούν τις αλλαγές που αφορούν τη μεταγραφή των γονιδίων και που εξαρτώνται από μόρια που συνδέονται στο DNA 13,14. Κάποιες από αυτές τις αλλαγές κληρονομούνται ενώ άλλες όχι. Συνήθως με τον όρο «επιγενετικές αλλαγές» περιγράφονται τρεις πρωταρχικοί μηχανισμοί που επηρεάζουν την έκφραση των γονιδίων και αυτοί είναι η μεθυλίωση του DNA, τα μη κωδικοποιούμενα RNA και η τροποποίηση των ιστονών. Η μεθυλίωση του DNA ελέγχεται από την κυτοσινο-μεθυλτρανσφεράση, η οποία μεταφέρει μια μεθυλική ομάδα από την S-αδενυλμεθειονίνη στη θέση C-5 της κυτοσίνης. Η κυτοσίνη μεθυλιώνεται μόνο σε ζεύγη βάσεων CG (κυτοσίνη-γουανίνη) ενώ μονές βάσεις κυτοσίνης δεν μεθυλιώνονται. Ακολούθως, υπερμεθυλίωση των ζευγών CG εμποδίζει τη σύνδεση των RNA πολυμερασών στο γονίδιο και οδηγεί σε μη μεταγραφή του γονιδίου ενώ υπομεθυλίωση προάγει τη μεταγραφή. Οι ιστόνες είναι πρωτεϊνικές σφαίρες που συνδέονται στο DNA. Μαζί με το DNA δημιουργούν το «νουκλεόσωμα» που είναι ο πυρήνας του χρωμοσώματος. Οι ιστόνες τροποποιούνται κυρίως από ακετυλίωση, μεθυλίωση και άλλους μηχανισμούς. Η μεθυλίωση ιστονών οδηγεί σε συνάθροιση άλλων πρωτεϊνών που καταλήγει σε παρεμπόδιση της μεταγραφής του γονιδίου. Τα μικροrnas είναι βραχείες σταθερές μη κωδικοποιούμενες αλληλουχίες RNA που συνδέονται σε 5 μη μεταγραφόμενες περιοχές (5 UTR) του mrna. Ατελής σύνδεση οδηγεί σε σίγαση ενώ πλήρης σύνδεση προκαλεί διάσπαση του RNA. Η ενεργοποίηση του μικροrna μπορεί να καταστείλει συγκεκριμένα γονίδια επιτρέποντας επιλεκτική ενεργοποίηση 15. Οι επιγενετικοί μηχανισμοί έχουν προφανή επίδραση στους φαινότυπους και έχουν εμπλακεί στην καρκινογένεση, την πρόγνωση καθώς και τη διαφοροποίηση βλαστικών κυττάρων 16-18. Επιπρόσθετα, επιγενετικοί μηχανισμοί που οδηγούν σε έκφραση του μητρικού ή του πατρικού αλληλίου έχει δειχθεί ότι αποτελούν την αιτία σπάνιων γενετικών ανωμαλιών όπως τα σύνδρομα Prader-Willi, Angelman και Silver-Russel. Οι επιγενετικές επιδράσεις ενδέχεται να τροποποιηθούν από το περιβάλλον κατά τη διάρκεια της ζωής και αυτό εξηγεί τις φαινοτυπικές διαφορές που παρατηρούνται σε δίδυμα που είναι γενετικά ταυτόσημα κατά τη γέννηση 19. Τέτοιοι μηχανισμοί έχουν συσχετισθεί με κακοήθη νοσήματα ενώ η σχέση τους με καλοήθη νοσήματα μόλις άρχισε να ερευνάται. Για παράδειγμα, η αυξημένη δραστηριότητα της αποακετυλάσης της ιστόνης που παρατηρήθηκε σε ασθματικούς που λαμβάνουν στεροειδή οδηγεί σε ηπιότερη φλεγμονή των αεραγωγών 20. Σε πειραματικό μοντέλο ποντικού, η ενδομήτρια χορήγηση μεθυλικών ομάδων μπορούσε να τροποποιήσει τον κληρονομούμενο κίνδυνο αλλεργικής νόσου καθοδηγώντας τη διαφοροποίηση

60 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 των Τ λεμφοκυττάρων προς τον φαινότυπο Τh2 21. Τέτοιες παρατηρήσεις είναι ιδιαίτερα σημαντικές γιατί παρέχουν τη δυνατότητα παρέμβασης. Ο καπνός του τσιγάρου είναι ένας άλλος περιβαλλοντικός παράγοντας που μπορεί να δράσει ενδομητρίως και να τροποποιήσει την έκφραση γονιδίων μέσω μεθυλίωσης του DNA και έχει συσχετισθεί με παιδικό άσθμα 21. Τα φάρμακα μπορεί επίσης να προκαλέσουν επιγενετικές μεταβολές. Δύο αναστολείς της μεθυλίωσης του DNA, η 5-αζα-δεοξυκυτιδίνη και η 5-αζακυτιδίνη έχουν εγκριθεί για τη θεραπεία του μυελοδυσπλαστικού συνδρόμου. Ακόμη, ένας αναστολέας της HIDAC έχει πάρει έγκριση για τη θεραπεία του Τ υποδορίου λεμφώματος, ενώ η τριχοστατίνη (ένας άλλος αναστολέας της HIDAC) φάνηκε να μειώνει την προκαλούμενη από οβαλμπουμίνη αλλεργική νόσο σε πειραματικό μοντέλο ποντικού για το βρογχικό άσθμα 22. Στις περισσότερες περιπτώσεις ο πολυμορφισμός ενός μόνο νουκλεοτιδίου σε ένα γονίδιο δεν αρκεί για να εξηγήσει την ποικιλία των φαινοτύπων και είναι πιθανό ότι μια πιο πολύπλοκη αλληλεπίδραση γονιδίων θα καθορίσει την απάντηση 23. Η αλληλεπίδραση μεταξύ γονιδίων (επίταση) είναι σημαντική δεδομένου ότι μια τέτοια περίπλοκη διεργασία θα μπορούσε να δικαιολογήσει την ποικιλία στους φαινότυπους. Βεβαίως, αυτό προσθέτει μεγαλύτερη πολυπλοκότητα και κάνει επιτακτική την ανάγκη για μελέτη μεγαλύτερων δειγμάτων ασθενών. Η πλειονότητα των μελετών που έχουν δημοσιευτεί τα τελευταία χρόνια είναι γενετικές μελέτες συσχέτισης σε διάφορες κλινικές καταστάσεις και έχουν αναδείξει θετικές συσχετίσεις μονήρων πολυμορφισμών νουκλεοτιδίων με νοσήματα του αναπνευστικού, όπως π.χ το άσθμα 2. Το κύριο ερώτημα είναι πώς η γνώση αυτή θα καταλήξει στο να γίνει χρήσιμη στην κλινική ιατρική αν και πολλοί πιστεύουν ότι η πιο άμεση επίπτωση αφορά τον τομέα της πρόγνωσης. Ωστόσο, ούτε και αυτό είναι εύκολο. Για παράδειγμα, η αξιολόγηση των μονήρων πολυμορφισμών νουκλεοτιδίων που έχουν αναγνωριστεί από GWAS μπορούν να εξηγήσουν λιγότερο από το 4% της ποικιλίας στο φαινότυπο του ύψους και λιγότερο από 1% στην ποικιλία του FEV 1 24. Αυτός είναι και ο λόγος που ορισμένοι γενετιστές ασκούν κριτική στις GWAS θεωρώντας τις αποτυχημένες υποστηρίζοντας την πλήρη χαρτογράφηση του γονιδιώματος 25,26. Πρέπει βέβαια να μην ξεχνάμε ότι τα γονίδια δρουν σε πολύπλοκα δίκτυα αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους 1. Με την ευρεία έννοια, η εξατομικευμένη ποικιλία στις βιολογικές απαντήσεις σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα είναι αποτέλεσμα ενδογενών και εξωγενών παραγόντων. Εξωγενείς παράγοντες είναι φυσικές δυνάμεις (π.χ θερμοκρασία, υψόμετρο) και η κοινωνικοοικονομική κατάσταση ενώ οι ενδογενείς παράγοντες περιλαμβάνουν το φύλο, την ηλικία, τη δίαιτα και το γενετικό υπόστρωμα. Πολλαπλοί ενδογενείς και εξωγενείς παράγοντες συμβάλλουν στις εξατομικευμένες απαντήσεις. Η ποικιλία των απαντήσεων σε ρυπαντές της ατμόσφαιρας δείχνει ότι δεν απαντούν ταυτόσημα όλοι οι άνθρωποι που εκτίθενται σε αυτούς. Έτσι, ορισμένοι υποπληθυσμοί βρίσκονται σε αυξημένο κίνδυνο να υποστούν τις συνέπειες των ρυπαντών 27. Είναι γνωστό ότι η έκθεση σε ατμοσφαιρικά σωματίδια, που είναι μια κύρια περιβαλλοντική απειλή σε αστικές περιοχές αυξάνει τη νοσηρότητα και θνησιμότητα από καρδιακή και αγγειακή εγκεφαλική νόσο 28. Σε πρόσφατη μελέτη βρέθηκε ότι η απάντηση στη σωματιδιακή ρύπανση μπορεί να τροποποιηθεί από γενετικούς πολυμορφισμούς στα γονίδια των υπομονάδων α και β του ινωδογόνου και κυρίως σε εκείνους που είναι ομοζυγώτες στο γονίδιο της υπομονάδας β (FGB) 29. Το εύρημα αυτό παρατηρήθηκε σε πληθυσμό που θεωρείται αυξημένου κινδύνου όταν εκτίθεται σε ατμοσφαιρική ρύπανση και δη επιβιώσαντες από έμφραγμα μυοκαρδίου. Θα χρειαστούν μελλοντικές μελέτες για να καθορίσουν το εάν οι φέροντες το FGB (το γονίδιο που κωδικοποιεί τη β υπομονάδα), που χαρακτηρίζονται από αυξημένη παραγωγή ινωδογόνου ως απάντηση στη σωματιδιακή ατμοσφαιρική ρύπανση, έχουν επίσης αυξημένο κίνδυνο καρδιακής νόσου και αγγειακού εγκεφαλικού. Τα παραπάνω αποτελούν απόδειξη ότι οι επιδράσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορεί να τροποποιούνται από γενετικούς πολυμορφισμούς. Επιπρόσθετα, επιγενετικές μεταβολές που δεν αλλάζουν την αλληλουχία του DNA έχουν παρατηρηθεί σε άτομα που εκτίθενται στα ατμοσφαιρικά σωματίδια 30. Το οξειδωτικό στρες έχει αναγνωριστεί ως σημαντικό μονοπάτι για την τοξική επίδραση των αέριων ρυπαντών μέσω ενεργοποίησης ενός αριθμού μονοπατιών όπως της φλεγμονής και της παραγωγής κυτταροκινών 31,32. Συνεπώς, γονίδια που εμπλέκονται στο οξειδωτικό στρες και σε μονοπάτια της φλεγμονής είναι υποψήφια για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης τους με αέριους ρυπαντές. Πολυμορφισμοί σε γονίδια του οξειδωτικού στρες (GSTM1, GSTP1, NQO1) έχουν μελετηθεί εκτεταμένα, ωστόσο η έλλειψη συνέπειας στα αποτελέσματα των μελετών αποτελεί τροχοπέδη στην εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων. Τα ατμοσφαιρικά σωματίδια είναι ένα περίπλοκο μείγμα και πολλά από τα συστατικά τους έχουν συνδεθεί με τοξικότητα. Τα σωματίδια από τις εξατμίσεις ντίζελ είναι ιδιαίτερα τοξικά 33. Για να εξηγηθεί η δοσοεξαρτώμενη

ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 61 απάντηση στην έκθεση στους ρυπαντές έχει προταθεί ένα ιεραρχικό μοντέλο οξειδωτικού στρες. Σύμφωνα με αυτό, μικρή έκθεση οδηγεί σε ενεργοποίηση αντιοξειδωτικής απάντησης που ακολουθείται από τη μεταγραφή γονιδίων που είναι σημαντικά για κυτταροπροστατευτικές και αντιοξειδωτικές απαντήσεις. Υψηλή έκθεση ενεργοποιεί τον μεταγραφικό παράγοντα NF-kB και την πρωτείνη ΑΡ-1 που οδηγεί σε αυξημένη έκφραση φλεγμονωδών κυτταροκινών όπως ο TNF-α, η IL-6 και η IL-8 καθώς και γονιδίων για μόρια προσκόλλησης 33,34. Η πνευμονική αρτηριακή υπέρταση είναι μια σπάνια κατάσταση που μπορεί να είναι κληρονομούμενη, ιδιοπαθής ή σχετιζόμενη με φαρμακευτική τοξικότητα ή με άλλες ιατρικές καταστάσεις. Οικογενείς περιπτώσεις έχουν αναγνωριστεί από πολλά χρόνια και έχουν αποδοθεί σε μεταλλάξεις στο BMPR2 γονίδιο ή πιο σπάνια σε δυο άλλα μέλη της οικογένειας του TGF-β, την ALK-1 και την ENG που σχετίζονται με κληρονομούμενη αιμορραγική τηλαγγειεκτασία 35. Μεταλλάξεις στο BMPR2 εξηγούν μια πιθανότητα 15-20% ανάπτυξης πνευμονικής αρτηριακής υπέρτασης κατά τη διάρκεια της ζωής ενός φορέα. Επομένως, θα πρέπει να υπάρχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων ή μεταξύ γονιδίων και περιβάλλοντος που είτε επάγουν είτε προφυλάσσουν από την ανάπτυξη αγγειακής νόσου σε άτομα φορείς της μετάλλαξης 36. Υπάρχει ένας αριθμός γονιδιακών μεταβολών που θεωρούνται ουδέτερες, οι οποίες δεν είναι από μόνες τους επιβλαβείς αλλά μαζί με την επίδραση ενός εξωτερικού παράγοντα ευνοούν την ανάπτυξη συγκεκριμένων νοσημάτων. Το βηρύλιο είναι ένα από τα πιο τοξικά στοιχεία του περιοδικού πίνακα που σε ευαίσθητα άτομα προκαλεί: (α) μια αλλεργική ανοσολογική απάντηση γνωστή ως ευαισθητοποίηση στο βηρύλιο, (β) μια οξεία νόσο που προσομοιάζει με οξεία πνευμονίτιδα μετά από έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις βηρυλίου, που σπάνια συναντώνται σήμερα στη μοντέρνα βιομηχανία και (γ) χρόνια βηρυλίωση που ακολουθεί έκθεση είτε σε υψηλές είτε σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Η χρόνια βηρυλίωση είναι μια συστηματική κοκκιωματώδης νόσος που προκαλείται από ειδική επιβραδυνόμενου τύπου ανοσολογική απάντηση στο βηρύλιο και μπορεί να εμφανιστεί εντός ολίγων μηνών μέχρι πολλές δεκαετίες μετά την έκθεση. Αν και η ευαισθητοποίηση στο βηρύλιο δεν αποτελεί αυτή καθεαυτή νόσο, ωστόσο θεωρείται πρόδρομος της χρόνιας βηρυλίωσης. Η γενετική προδιάθεση για τη χρόνια βηρυλίωση έχει συσχετισθεί με γονίδιο του μεγίστου συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας HLA-DP που περιέχει γλουταμικό οξύ στη θέση 69 της β αλυσίδας 37. Η γλουταμίνη στη θέση 69 στο γονίδιο HLA-DPB1 δεν θεωρείται νόσος. Ωστόσο, όταν υπάρχει επαφή με σκόνη βηρυλίου οι φορείς του Glu69+ HLA-DPB1 βρίσκονται σε αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης χρόνιας βηρυλίωσης. Περίπου το 97% των ασθενών με χρόνια βηρυλίωση είναι Glu69+ HLA-DPB1 θετικοί. Η συχνότητα Glu69+ HLA-DPB1 είναι επίσης αυξημένη σε ευαισθητοποιημένους υγιείς και θεωρείται παράγοντας κινδύνου για πρόοδο από την ευαισθητοποίηση στη χρόνια νόσο. Υπάρχουν μεταλλάξεις εκτός της γαμετικής σειράς που καλούνται σωματικές μεταλλάξεις, οι περισσότερες από τις οποίες είναι σιωπηλές και είτε δεν προκαλούν έλλειμμα είτε διορθώνονται. Παρόλα αυτά υπάρχουν σωματικές μεταλλάξεις που προκαλούν καρκινογένεση. Τέτοιο παράδειγμα είναι η μετάλλαξη στο MYC γονίδιο που οδηγεί σε υπερέκφραση του c-myc. Το c-myc είναι μια ρυθμιστική πρωτεΐνη που προκαλεί ακετυλίωση των ιστονών και η υπερέκφρασή του οδηγεί σε υπερακετυλίωση ιστονών και επακόλουθα σε μεταγραφή ενός αριθμού γονιδίων. Έχει δειχθεί ότι η υπερέκφραση του c-myc είναι σημαντικός παράγοντας στην παθογένεια του μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα 38. Ωστόσο, ένα μονήρες σύμβαμα, όπως η μετάλλαξη του c-myc δεν είναι αποκλειστικά υπεύθυνο για την καρκινογένεση και γενικότερα στην ογκογένεση του καρκίνου του πνεύμονα εμπλέκονται πολλαπλές γενετικές μεταβολές όπως η μεθυλίωση του DNA, μεταβολές των ιστονών και μετάθεση. Αν και οι περισσότερες περιπτώσεις καρκίνου του πνεύμονα είναι συνέπεια του καπνίσματος, ένας σημαντικός αριθμός μοριακών-επιδημιολογικών μελετών υποδεικνύει γενετικούς πολυμορφισμούς ως τροποποιητές του περιβαλλοντικού κινδύνου 39. Κατά την δημιουργία του όγκου το κύτταρο εμφανίζει πολλαπλές γενετικές αλλαγές που δημιουργούν τον μεταλλαγμένο φαινότυπο. Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι ένα χρήσιμο μοντέλο για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ γενετικών παραγόντων και περιβαλλοντικής έκθεσης, αφού η πρωτοπαθής αιτία είναι καλά εδραιωμένη. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες σημαντικό φορτίο δεδομένων έχει αναδείξει την αλληλεπίδραση καπνίσματος και ξενοβιοτικών ενζύμων στα νεοπλάσματα που σχετίζονται με το κάπνισμα 40. Πολλά από αυτά τα ένζυμα παρουσιάζουν γενετικούς πολυμορφισμούς και έχει βρεθεί συσχέτιση του εξαρτώμενου από τον καπνό καρκίνου του πνεύμονα και των γονιδίων CYP1A1, CYP2D6, and GSTM1. Επιπρόσθετα, πολυμορφισμοί στα GSTM1 και NAT2 έχουν συσχετισθεί με προδιάθεση για καρκίνο της ουροδόχου κύστης 41. Οικογενειακό ιστορικό καρκίνου του πνεύμονα σε οποιοδήποτε μέλος της οικογένειας έχει συσχετισθεί με αυξημένο κίνδυνο καρκίνου του πνεύμονα. Ο σχετικός κίνδυνος για ιστορικό στον πατέρα, τη μητέρα

62 ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 και τον αδελφό ήταν 1,41, 2,14 και 1,53 αντίστοιχα. Οι συσχετίσεις αυτές ήταν ισχυρότερες σε μη καπνιστές, σε νεαρούς και αφορούσαν κυρίως το αδενοκαρκίνωμα και το πλακώδες καρκίνωμα 42. Υπάρχουν ενδείξεις ότι τα διάμεσα νοσήματα όπως η σαρκοείδωση και η ιδιοπαθής πνευμονική ίνωση (ΙΠΙ) έχουν κάποιο ειδικό γενετικό υπόστρωμα. Επιπρόσθετα, έχουν περιγραφεί οικογενείς περιπτώσεις στη σαρκοείδωση και την ιδιοπαθή πνευμονική ίνωση. Αυξημένος κίνδυνος σαρκοείδωσης έχει παρατηρηθεί σε κοντινούς συγγενείς ασθενών με σαρκοείδωση σε πληθυσμούς από την Ισπανία καθώς και σε Αφροαμερικανούς γεγονός που υποδηλώνει ότι πολλαπλές μικρές ή μέτριες γενετικές επιδράσεις αποτελούν προδιαθεσικό παράγοντα για τη νόσο. Καθώς πραγματοποιείται μια πιο λεπτομερής κλινική ταξινόμηση των ασθενών αποκαλύπτονται ισχυρότερες γενετικές συσχετίσεις μεταξύ συγκεκριμένων κλινικών φαινοτύπων και ειδικών γονιδίων. Πολλαπλές συσχετίσεις έχουν βρεθεί μεταξύ γονιδίων για τα αντιγόνα HLA τάξης ΙΙ και ειδικά το HLA-DRB1*03 και την ήπια νόσο με αυτόματη ύφεση σε Σουηδούς, Πολωνούς Κροάτες και Τσέχους 43. GWAS έχουν αναγνωρίσει άλλα δύο υποψήφια γονίδια, το BTNL2 και το ANXA11. Το BTNL2 είναι απαραίτητο για την αρνητική ρύθμιση της ενεργοποίησης των Τ λεμφοκυττάρων και έτσι ένα δυσλειτουργικό γονίδιο συμβάλλει στην υπερβολική ενεργοποίηση των Τ κυττάρων που παρατηρείται στη σαρκοείδωση. Το ΑΝΧΑ11 εμπλέκεται στην απόπτωση και την ωρίμανση. Το σύνδρομο Lofgren έχει συσχετισθεί με το γονίδιο TNFA2 για τον παράγοντα νέκρωσης των όγκων α που σχετίζεται με αυξημένη παραγωγή κυτταροκινών 44. Πρόσφατα δεδομένα προτείνουν ότι η ΙΠΙ είναι το αποτέλεσμα επιθηλιακής-μεσεγχυματικής αλληλεπίδρασης, Η έναρξη της ινωτικής διεργασίας δυνητικά εξαρτάται από γενετικούς παράγοντες και περιβαλλοντικά αίτια 45. GWAS σε οικογενείς περιπτώσεις διάμεσης πνευμονίας δείχνουν συσχέτιση με τα χρωμοσώματα 4,5 και 11 46. Η οικογενής πνευμονική ίνωση έχει συνδεθεί με δύο μεταλλάξεις στο γονίδιο της επιφανειοδραστικής πρωτείνης C (SP-C), που οδηγεί σε παθολογική αναδίπλωση της πρωτείνης με αποτέλεσμα τραυματισμό των επιθηλιακών κυττάρων τύπου ΙΙ. Στην πρώτη μετάλλαξη υπάρχει μια αλλαγή από γουανίνη σε αδενίνη στο αρχικό σημείο του εξόνιου 4 που οδηγεί τελικά σε μια πρωτεΐνη όπου απουσιάζουν 37 αμινοξέα. Η βραχεία πρωτεΐνη έχει παθολογική αναδίπλωση και αθροίζεται περιπυρηνικά στα κύτταρα. Η δυσλειτουργική πρωτεΐνη αθροίζεται μαζί με το φυσιολογικό SP-C και έχει ως συνέπεια την έλλειψη ώριμου SP-C στον κυψελιδικό αυλό. Η δεύτερη μετάλλαξη προκύπτει από αλλαγή μιας θυμιδίνης σε αδενίνη στο εξόνιο 5 που οδηγεί σε αντικατάσταση της γλουταμίνης από λευκίνη στη θέση 188. Τελικά, προκύπτει μια προμορφή του SP-C στο κύτταρο. Είναι ενδιαφέρον ότι διαφορετικά ιστολογικά πρότυπα έχουν περιγραφεί στους προσβληθέντες ασθενείς, γεγονός που υποδεικνύει τη συμμετοχή και άλλων γονιδίων ή/και περιβαλλοντικών παραγόντων. Τόσο στη μια όσο και στην άλλη μετάλλαξη το παθολογοανατομικό πρότυπο είναι μη ειδική διάμεση πνευμονία σε νέους ασθενείς και συνήθης διάμεση πνευμονία στους μεγαλύτερους 47. Σε αντίθεση με την ΙΠΙ, η ανοσολογική φλεγμονή φαίνεται να είναι πιο έκδηλη στην παθογένεια της πνευμονικής ίνωσης του σκληροδέρματος που είναι μια αυτοάνοση νόσος με ειδικά αυτοαντισώματα όπως κατά τοποϊσομεράσης σε ασθενείς με διάχυτη πνευμονική νόσο και κατά κεντρομεριδίου σε ασθενείς με πνευμονική αγγειακή νόσο. Θετικά αντισώματα κατά τοποϊσομεράσης σχετίζονται με φορεία του HLA DRB1*11 και DPB1*1301. Εκτεταμένη ανάλυση απλοτύπων υποστηρίζει ότι ο ΤΝF μπορεί να είναι η πρωταρχική συσχέτιση με τα θετικά αντικεντρομεριδιακά αντισώματα. Επιπλέον, έχουν αναφερθεί στη νόσο συσχετίσεις με τον TGFB1 και με γονίδια που εμπλέκονται στην ομοιοστασία της εξωκυττάριας ουσίας 48. Σε πρόσφατη μελέτη, 18 μικροrnas μεταξύ αυτών το let-7d βρέθηκαν ελαττωμένα στην ΙΠΙ. Η αρνητική ρύθμιση του let-7d στην ΙΠΙ και οι ινωτικές επιδράσεις αυτής της ρύθμισης in vitro και in vivo προτείνουν ένα ρόλο κλειδί γι αυτό το μικροrna στην προστασία από πνευμονική ίνωση 49. Χρησιμοποιώντας ένα πειραματικό μοντέλο ποντικού για λοίμωξη από παθογόνα μυκοβακτηρίδια φυματίωσης (ΜΤΒ) με σκοπό τη γενετική ανάλυση της αντίστασης του ξενιστή στο παθογόνο, αναγνωρίστηκαν πολλαπλές υποψήφιες γονιδιακές περιοχές σε ανοσοεπαρκή ποντίκια. Η περιοχή sst1 έχει χαρτογραφηθεί στο χρωμόσωμα 1 του ποντικού και φαίνεται να είναι ιδιαίτερα σημαντική για τον έλεγχο της πνευμονικής φυματίωσης. Η ανεξέλεγκτη εξέλιξη της φυματικής λοίμωξης στους πνεύμονες του sst1-ευαίσθητου ποντικού έχει συσχετισθεί με την ανάπτυξη νεκρωτικών πνευμονικών βλαβών οι οποίες δεν αναπτύχθηκαν στο sst1-ανθεκτικό ποντίκι. Με την τεχνική της «κλωνοποίησης γενετικών τόπων», αναγνωρίστηκε ένα νέο γονίδιο, το Ipr1, το οποίο κωδικοποιείται εντός της περιοχής sst1 και επηρεάζει την ανοσία στα ενδοκυττάρια παθογόνα ΜΤΒ και Listeria monocytogenes. Η περιοχή sst1 και το γονίδιο Ipr1 συμμετέχουν στον έλεγχο του ενδοκυττάριου πολλαπλασιασμού του παθογόνου ΜΤΒ και επηρεάζουν το μηχανισμό κυτταρικού θανάτου του μολυσμένου μακροφάγου 50.

ΠΝΕΥΜΩΝ Τεύχος 1ο, Τόμος 25ος, Ιανουάριος - Μάρτιος 2012 63 Δεδομένα υποστηρίζουν τη θεωρία ότι η κοκκιωμάτωση Wegener είναι πολυπαραγοντική νόσος στην οποία εμπλέκονται γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες. Γενετικές μελέτες έχουν αναγνωρίσει πολλά υποψήφια γονίδια, με αυτό της ανεπάρκειας της α1-αντιθρυψίνης να είναι το πιο συχνά αναφερόμενο ως προδιαθεσικός παράγοντας για τη νόσο μέχρι σήμερα 51. Είναι βέβαιο ότι ο προσεκτικός καθορισμός κλινικών και παθολογοανατομικών φαινοτύπων είναι μεγίστης σημασίας. Επιπρόσθετα, περισσότερες μελέτες απαιτούνται ώστε να προκύψουν αδιαμφισβήτητες αποδείξεις για την αλληλεπίδραση γονιδίων, περιβάλλοντος και έκφρασης νόσου σε πολλά πνευμονικά νοσήματα, γεγονός που θα βοηθήσει στην ανάπτυξη πρωτοποριακών προγνωστικών ή/και θεραπευτικών στρατηγικών. BΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ (Βλέπε αγγλικό κείμενο)